Hellesten und am schnellsten wachsenden: Astronomen identifizieren rekordverdächtigen Quasar
19. Februar 2024
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von ESO
Mit dem Very Large Telescope (VLT) des European Southern Observatory (ESO) haben Astronomen einen hellen Quasar charakterisiert und festgestellt, dass er nicht nur der hellste seiner Art ist, sondern auch das leuchtendste Objekt ist, das je beobachtet wurde. Quasare sind die hellen Kerne ferner Galaxien, die von supermassereichen Schwarzen Löchern angetrieben werden.
Das Schwarze Loch in diesem Rekordquasar wächst täglich um die Masse einer Sonne, was es zum am schnellsten wachsenden Schwarzen Loch macht, das bisher bekannt ist.
Die Schwarzen Löcher, die Quasare antreiben, sammeln Materie aus ihrer Umgebung in einem energetischen Prozess, der enorme Mengen an Licht abgibt. So hell, dass Quasare zu den hellsten Objekten am Himmel gehören, sodass selbst entferntere von der Erde aus sichtbar sind. Im Allgemeinen weisen die leuchtendsten Quasare auf die am schnellsten wachsenden supermassereichen Schwarzen Löcher hin.
„Wir haben das am schnellsten wachsende Schwarze Loch entdeckt, das bisher bekannt ist. Es hat eine Masse von 17 Milliarden Sonnen und verschlingt etwas mehr als eine Sonne pro Tag. Dies macht es zum leuchtendsten Objekt im bekannten Universum“, sagt Christian Wolf, ein Astronom an der Australian National University (ANU) und Hauptautor der in Nature Astronomy veröffentlichten Studie. Der Quasar namens J0529-4351 ist so weit von der Erde entfernt, dass sein Licht über 12 Milliarden Jahre gebraucht hat, um uns zu erreichen.
Die Materie, die in Richtung dieses Schwarzen Lochs gezogen wird, in Form eines Scheibchens, emittiert so viel Energie, dass J0529-4351 über 500 Billionen Mal leuchtkräftiger ist als die Sonne. „Das gesamte Licht stammt von einer heißen Akkretionsscheibe, die sieben Lichtjahre im Durchmesser misst – dies muss die größte Akkretionsscheibe im Universum sein“, sagt Samuel Lai, Doktorand der ANU und Mitautor. Sieben Lichtjahre entsprechen etwa 15.000 Mal der Entfernung von der Sonne zur Umlaufbahn des Neptun.
Bemerkenswerterweise versteckte sich dieser Rekordquasar die ganze Zeit ganz offensichtlich. „Es ist eine Überraschung, dass er bis heute unbekannt geblieben ist, obwohl wir bereits von einer Million weniger beeindruckenden Quasaren wissen. Er hat uns die ganze Zeit davon angestarrt“, sagt Christopher Onken, Mitautor und Astronom an der ANU. Er fügte hinzu, dass dieses Objekt bereits in Bildern der ESO Schmidt Southern Sky Survey aus dem Jahr 1980 auftauchte, aber erst Jahrzehnte später als Quasar erkannt wurde.
Das Auffinden von Quasaren erfordert präzise Beobachtungsdaten über große Himmelsbereiche. Die resultierenden Datensätze sind so umfangreich, dass Forscher häufig auf maschinelles Lernen zurückgreifen, um sie zu analysieren und Quasare von anderen Himmelskörpern zu unterscheiden.
Diese Modelle sind jedoch auf vorhandene Daten trainiert, was die potenziellen Kandidaten auf Objekte einschränkt, die denen bereits bekannten ähnlich sind. Wenn ein neuer Quasar leuchtkräftiger ist als alle zuvor beobachteten, könnte das Programm ihn ablehnen und stattdessen als einen Stern nicht allzu weit von der Erde entfernt einstufen.
Eine automatisierte Analyse von Daten des Gaia-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation lehnte J0529-4351 als zu hell für einen Quasar ab und schlug stattdessen vor, es handele sich um einen Stern. Die Forscher identifizierten ihn jedoch letztes Jahr als einen entfernten Quasar anhand von Beobachtungen des 2,3-Meter-Teleskops der ANU am Siding Spring Observatory in Australien.
Die Entdeckung, dass es der leuchtendste Quasar war, der je beobachtet wurde, erforderte jedoch ein größeres Teleskop und Messungen von einem präziseren Instrument. Der X-shooter-Spektrograf am VLT der ESO in der chilenischen Atacama-Wüste lieferte entscheidende Daten.
Das am schnellsten wachsende Schwarze Loch, das je beobachtet wurde, wird auch ein perfektes Ziel für das GRAVITY+-Upgrade am VLTI des ESO VLT sein, das dazu dient, die Massen von Schwarzen Löchern genau zu messen, einschließlich derjenigen weit entfernt von der Erde. Darüber hinaus wird das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, ein im Bau befindliches 39-Meter-Teleskop in der chilenischen Atacama-Wüste, die Identifizierung und Charakterisierung solch schwer fassbarer Objekte noch realistischer machen.
Das Finden und Untersuchen entfernter supermassereicher Schwarzer Löcher könnte Licht auf einige der Mysterien des frühen Universums werfen, einschließlich der Frage, wie sie und ihre Wirtsgalaxien entstanden und sich entwickelt haben. Doch das ist nicht der einzige Grund, warum Wolf nach ihnen sucht. „Persönlich mag ich einfach die Jagd“, sagt er. „Für ein paar Minuten am Tag fühle ich mich wieder wie ein Kind, das Schatzsuche spielt, und jetzt bringe ich alles an den Tisch, was ich seitdem gelernt habe.“
Journalinformationen: Nature Astronomy
Von ESO bereitgestellt